CT饱和引起的越级跳闸事故分析.doc

一起因电流互感器饱和引起继电保护越级跳闸的事故 沈 倩，齐大勇，汪 湲 （山东济南供电公司， 山东省 济南市 250012） 摘要：结合山东济南供电公司近期发生的一起10kV线路出口故障保护拒动、越级跳闸的事故，分析电流互感器饱和对保护装置的影响；并结合事故情况就保护用电流互感器的参数选择作一概略介绍。 关键词：电流互感器；饱和；故障分析；选择 0　引言　　　　 继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证电网安全稳定运行的重要手段。随着电力系统的不断发展和电力市场机制的引入，对继电保护动作正确性的要求越来越高。通常情况下，对保护定值的正确性、保护装置的可靠性及二次回路的完好性很重视，而对用于继电保护的电流互感器(TA)参数选择及实际特性校核重视不够。下面结合山东济南供电公司近期发生的一起由于10kV线路出口故障保护拒动而造成主变压器后备保护越级跳闸的事故，分析TA饱和对继电保护装置的影响；并结合事故情况就继电保护用TA的参数选择作一概略介绍。 图1　华山变电站主接线图及保护配置情况1　事故分析 1.1　一次系统接线图及保护配置　　　　 110kV华山变电站为系统终端变电站，其主接线图及保护配置情况见图1。2条110kV进线一备一用，2台31.5MVA变压器10kV侧分列运行，电压等级为110/10kV (图1中10kV其余出线略)。1号主变压器高压侧TA变比300/5，高压侧后备保护配置为10kV复合电压闭锁110kV过电流保护(定值及跳闸方式见图1)，低压侧后备保护配置为110kV时限速断（TA取自高压侧，定值及跳闸方式见图1）。10kV华纸线接10kVⅠ母线，TA变比为400/5，保护配置为电流速断与定时过流（定值见图1）。1.2　继电保护动作情况　　　　 2004年10月12日18∶　02，华山变电站1号主变压器10kV侧006断路器跳闸，10kVⅠ段母线停电。事故当时1号主变压器10kV侧006断路器跳闸，1号主变压器高后备保护发“保护启动”信号、低后备保护发“保护动作”信号，10kV备投发“启动及闭锁”信号，10kVⅠ段母线其他出线保护无动作信号。1.3　现场检查情况　　　　 （1） 外观检查。现场检查1号主变压器，其10kV侧006断路器在分位，10kV母线分段断路器014断路器在分位，华纸线后间隔门变形，电缆头下部爆炸，电缆连接母线支持瓷瓶爆裂，10kV Ⅰ段母线所属其他出线间隔、10kV Ⅰ段母线TV间隔、1号所用变压器间隔及华纸线003 - 1隔离开关母线侧检查无异常。　　　　 (2) 设备检查。针对故障情况，分别对1号主变压器、10kVⅠ段母线及所属设备、10kV旁路母线和华纸线间隔设备进行绝缘检查和电气试验，未发现异常；对华纸线出线电缆进行检查，该电缆为ZLQ120型油纸绝缘电缆(3×240mm，允许电流400A)，在电缆头下方60～150mm处因三相短路而被烧断。　　　　 (3) 保护及二次部分检查情况。对华纸线保护进行检查，经保护传动及二次回路通电试验检查，保护动作正常、信号正确，装置与二次回路绝缘及直流电检查良好。　　　　 (4) 故障信息检查。 华纸线故障前负荷电流为101.25A。 在华纸线电缆故障时，保护未采集到任何故障量，系统中故障录波器也没有启动。 华纸线故障时主变压器低后备保护动作采集的故障量为故障二次动作电流，0.3s时是18.12A、0.6s时是18.25A。根据检测到的故障动作电流18.25A计算，华纸线电缆故障时的一次故障电流为18.25A×300/5×110/10=12045 A1.4　保护动作分析　　　　 很明显，此次事故是由于华纸线三相出口短路后保护未采集到任何故障信息而致拒动，从而引起主变压器后备保护越级跳闸造成的。1.5　事故原因分析　　　　 华纸线TA为LA - 10型，变比为400/5。该TA具有1K和2K(0.5级和3级)2个绕组，保护使用的是2K绕组，其额定负荷为15VA（相当于0.6Ω）。满足10％误差允许的一次电流，即额定准确限值一次电流为10倍的额定电流。　　　　 对华纸线在故障时未采集到故障量的原因进行分析，判断为TA可能存在严重饱和现象致使二次传变发生了问题。　　　　 影响TA性能的最重要因素是铁心的饱和情况。在稳态对称短路电流（无非周期分量）下，影响互感器饱和的主要因素是：短路电流幅值、二次回路（包括互感器二次绕组）的阻抗、TA的励磁阻抗、TA匝数比和剩磁等。在实际的短路暂态过程中，短路电流可能存在非周期分量而严重偏移，这可能导致TA严重暂态饱和。　　　　 在对华纸线TA进行的电气伏安特性试验中可以看到：在电流从10A开始直到70A时，电压曲线呈平滑上升趋势，有饱和的迹象，说明TA的抗饱和能力较弱。从折算到